ES2347207T3 - Sistema de proteccion contra la corrosion para metales y pigmento para ello. - Google Patents
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Abstract
Sistema de protección contra la corrosión para metales que comprende, como mínimo, un revestimiento un revestimiento a aplicar sobre un metal, comprendiendo el revestimiento o el revestimiento una matriz orgánica, conteniendo la matriz orgánica además pigmentos de protección contra la corrosión, estando los pigmentos de protección contra la corrosión finamente distribuidos en la matriz orgánica y estando formados los pigmentos de protección contra la corrosión por una aleación metálica de, como mínimo, dos metales, así como, en su caso, las impurezas inevi- tables.
Description
Sistema de protección contra la corrosión para
metales y pigmento para ello.
La invención se refiere a un sistema de
protección contra la corrosión y, en especial, un sistema de
revestimiento para metales y un pigmento para ello.
En los componentes metálicos y, en especial, en
las carrocerías de vehículos a motor se presentan diferentes
problemas de corrosión, por un lado, una corrosión desde el exterior
hacia dentro donde, debido a la corrosión, se producen
infiltraciones debajo de la pintura. En este caso, se trata de una
corrosión más bien cosmética.
Además, hay una corrosión desde el interior
hacia fuera en rebordes y zonas de aletas o pestañas que, a menudo,
da lugar a oxidaciones que atraviesan el material.
Según el estado de la técnica, los componentes
metálicos son protegidos temporalmente mediante una capa de
preparación, la denominada imprimación de protección contra la
corrosión. Estos sistemas de pinturas orgánicas llevan actualmente
incorporados pigmentos orgánicos, metálicos e inorgánicos tales
como, por ejemplo, zinc, silicatos, fosfatos, cromatos etc. que han
de proteger la superficie del substrato mediante varios mecanismos
(intercambio iónico).
Sin embargo, en una zona húmeda constante, estos
sistemas de pintura no surten efecto y se forman ampollas debido al
ataque del material de base, lo cual provoca un despintado que
acelera todavía más el ataque corrosivo. Los tratamientos
habituales de protección contra la corrosión sobre metales están
concebidas, por ejemplo, en el caso del acero, de tal manera que se
aplica un revestimiento metálico, ya sea mediante electrolisis o
mediante inmersión en baño fundido. El metal de revestimiento más
habitual es el zinc, seguido de revestimientos de
zinc-aluminio y revestimientos de aluminio. Estas
chapas son pretratadas mediante cromatado, o bien libres de cromato
o mediante fosfatado, a continuación se les aplica la conocida
imprimación de protección contra la corrosión y sobre ésta una
pintura de acabado de una o varias capas.
Por el estado de la técnica se conocen una gran
variedad de tratamientos y, en especial, una gran variedad de
imprimaciones.
Por la patente DE 103 007 51 A1 se conoce un
procedimiento para el revestimiento de superficies metálicas,
composiciones de revestimiento y revestimientos fabricadas de esta
manera. Las composiciones esencialmente orgánicas, que se describen
en este documento, comprenden además inhibidores orgánicos y/o
inorgánicos de la corrosión así como, en su caso, otros aditivos
tales como pigmentos. Los inhibidores de la corrosión deberán ser
pigmentos que protegen contra la corrosión o compuestos s base de
titanio, hafnio, circonio, carbonatos y/o carbonato de amonio,
debiendo estar basados preferentemente los pigmentos de protección
contra la corrosión en ácidos silícicos, óxidos y/o silicatos tales
como, por ejemplo, pigmentos de protección contra la corrosión que
contienen metales alcalino-térreos. A título de
ejemplo, se mencionan especialmente ácido silícico modificado con
calcio, o bien pigmentos de silicato. Además, se pueden utilizar
como pigmentos de protección contra la corrosión, en especial,
aquellos que están basados en, como mínimo, un óxido, un fosfato y/o
un silicato.
Por la patente EP 1 030 894 B1 se conoce un
revestimiento orgánico conductivo que constituye la denominada
imprimación de protección contra la corrosión y debe ser fácil de
soldar. Con este fin contiene cargas finas conductivas, por
ejemplo, zinc en forma de polvo, aluminio en forma de polvo, grafito
y/o sulfito de molibdeno, hollín, fosfito ferroso o sulfato de
bario dotado de estaño o antimonio. Además, puede contener también
pigmentos de protección contra la corrosión tales como, por
ejemplo, hidrato de
zinc-calcio-aluminio-estroncio-polifosfato-silicato,
silicato de zinc-boro-wolframio o
CO_{2} dotado.
Por la patente DE 25 60 072 se conoce la
fabricación de un pigmento basado en óxido de hierro y su aplicación
para la protección contra la corrosión, pudiendo este pigmento
contener, además de hierro, también magnesio y/u óxidos de calcio,
y en el que, además de calcio y/o magnesio también puede haber zinc
sustituyendo las correspondientes cantidades molares.
Por la patente DE 102 47 691 A1 se conoce una
mezcla para aplicar un revestimiento polímero, resistente a la
corrosión y conformable con poco desgaste, y un procedimiento para
la fabricación de este revestimiento. La mezcla ha de poder
aplicarse, por ejemplo, sobre una chapa de acero zincada,
comprendiendo la mezcla un contenido en elementos eléctricamente
conductivos y/o semiconductores seleccionados del grupo de
partículas eléctricamente conductivas y/o semiconductoras, así como
también fosfito ferroso o zinc metálico y, en su caso, grafito y/o
sulfito de molibdeno hasta 5% en peso. Éstas han de cumplir una
determinada distribución granulométrica. Estas partículas
eléctricamente conductivas y/o semiconductoras han de ser
seleccionadas de las que están basadas en boruro, carburo, óxido,
fosfuro, fosfato, silicato y/o siliciuro, por ejemplo, las basadas
en aluminio, cromo, hierro, calcio, calcio-magnesio,
manganeso, níquel, cobalto, cobre, lantano, lantanuro, molibdeno,
titanio, vanadio, wolframio, itrio, zinc, estaño y/o circonio.
Por la patente DE 102 17 624 A1 se conoce una
mezcla para aplicar un revestimiento polímero, resistente a la
corrosión y conformable con poco desgaste, y un procedimiento para
la fabricación de este revestimiento que corresponden esencialmente
a los ya mencionados en la patente DE 102 47 691 A1.
Por la patente EP 1 050 603 B1 se conoce una
chapa de acero cuya superficie ha sido tratada y que presenta una
excelente resistencia a la corrosión. Esta chapa de acero recubierta
comprende una chapa de acero recubierta de zinc o de una aleación
de zinc, o bien una chapa de acero recubierta de aluminio o de una
aleación de aluminio, y un revestimiento de óxido tipo composite
que está formado en la superficie de la chapa de acero recubierta,
así como un revestimiento orgánico que ha de ser constituido sobre
el revestimiento de óxido tipo composite. El revestimiento de óxido
tipo composite contiene, además de finas partículas de óxido, como
mínimo un metal elegido del grupo compuesto de magnesio, calcio,
estroncio y bario, incluyendo posibles compuestos o aleaciones y
ácido fosfórico o un compuesto de ácido fosfórico, comprendiendo el
revestimiento orgánico un producto de reacción entre una resina
orgánica, formadora de película y un compuesto cargado de hidrógeno
activo, siendo el compuesto en parte o en su totalidad un derivado
de hidrazina. Se supone que, incluso cuando se producen defectos en
el revestimiento, una reacción catódica libera iones de OH- y hace
que la superficie pase a la franja alcalina y los iones de magnesio
y de calcio son liberados como hidróxido de magnesio e hidróxidos
de calcio, que sellan los defectos como productos de reacción densos
y poco solubles. El derivado de hidrazina deberá ser capaz, en este
caso, de conformar una capa pasivada estable mediante un fuerte
enlace con la superficie de la primera capa y rodea los iones de
zinc que son liberados en una reacción de corrosión, conformando de
esta manera una capa gelificada e insoluble.
Por el documento GB 846904 se conoce un pigmento
de una aleación binaria de zinc-magnesio que se
puede utilizar para pinturas. Este pigmento ha de ser muy estable
frente a la corrosión, de manera que con este pigmento en la
pintura se ha de conseguir una cierta barrera contra la corrosión. A
efectos de proteger los pigmentos en la pintura contra la
corrosión, parece ser ventajoso proteger la pintura con un
revestimiento adicional.
El objetivo de la invención consiste en dar a
conocer un sistema de protección contra la corrosión que impide de
forma fiable la corrosión y desarrolla un mecanismo de protección
adicional cuando se producen ataques corrosivos.
El objetivo queda resuelto mediante un sistema
de protección contra la corrosión con las características de la
reivindicación 1.
Desarrollos ventajosos están caracterizados en
las reivindicaciones dependientes.
Otro objetivo de la invención consiste en dar a
conocer un pigmento para el sistema de protección contra la
corrosión.
Este objetivo queda resuelto mediante un
pigmento con las características de la reivindicación 18.
Desarrollos ventajosos están caracterizados en
las reivindicaciones dependientes de la misma.
De acuerdo con la invención, una matriz orgánica
tal como, por ejemplo, una pintura, un adhesivo o una denominada
imprimación de protección contra la corrosión contiene pigmentos
metálicos aleados tales como, por ejemplo,
zinc-magnesio o pigmentos aleados de
zinc-aluminio-magnesio, en su caso,
mezclados con pigmentos de zinc. Una matriz orgánica de este tipo
se utiliza, por ejemplo, como imprimación de protección contra la
corrosión en chapas de carrocería, como adhesivo para chapas de
carrocería o también para otras aplicaciones que no sean para
vehículos de motor, o en pinturas, por ejemplo, pinturas en la
industria de electrodomésticos, en la industria del automóvil o
similares. Además, de acuerdo con la invención, estos pigmentos se
pueden utilizar en una matriz orgánica, también para una elevada
protección contra la corrosión, por ejemplo, en la construcción
naval.
De forma sorprendente y sin que se hayan podido
esclarecer los efectos, ha resultado que al utilizar pigmentos
metálicos aleados, es decir, pigmentos que no están presentes en
forma mineral inorgánica o iónica tales como, por ejemplo,
partículas de pigmento aleadas de zinc-magnesio o
zinc-aluminio-magnesio, tiene lugar
una reacción totalmente inesperada cuando se producen ataques
corrosivos.
Se ha podido comprobar que durante ataques
corrosivos, las partículas se disuelven en la matriz orgánica, el
metal disuelto migra a la superficie del substrato metálico o a una
superficie del revestimiento del substrato de acero realizado en
metal y precipita allí una capa pasivada. Por lo tanto, se produce
una transposición de los metales del pigmento inducida por la
corrosión y la formación de la capa pasivada. Este mecanismo es tan
efectivo que la capa de zinc encima de las chapas de acero y el
grosor de la capa de pintura pueden ser reducidos, siendo tanto la
corrosión cosmética, como también la corrosión en las zonas húmedas
constantes y en las aletas y valonas considerablemente inferiores
que con todos los sistemas de protección contra la corrosión
conocidos, según el estado de la técnica.
Gracias a la invención es posible omitir o
reducir claramente las medidas de protección contra la corrosión
secundarias tales como, por ejemplo, la inundación de zonas huecas o
ceras con conservantes.
Además, se pueden utilizar diseños que son más
económicos en la fabricación (sin bordes protegidos) y que no están
sometidos a tantas restricciones en la fabricación de
componentes.
La relación aglutinante-pigmento
puede ajustarse en el sistema, según la invención, también entre 1:4
hasta 1:6, en especial entre 1:1 hasta 1:4 y, muy preferentemente,
entre 1:1 a 1:2 comparado con la relación convencional de entre
1:1,6.
Además se pueden utilizar agentes hidrófugos y
ceras como agentes auxiliares de conformación, pudiéndose utilizar
como agente hidrófugo, por ejemplo, silanos y como agentes
auxiliares de conformación, por ejemplo, carnauba.
El grosor de la capa de pintura que se puede
conseguir se puede reducir a 1 hasta 4 \mum, en especial a 1,5
hasta 3,5 \mum, en lugar de los habituales 3 hasta 5 \mum.
Además, resulta debido a una reducida densidad de sólido de <
2,0 (normalmente aprox. 3,5) un aumento del rendimiento de la
pintura (hasta el 30% menos consumo de pintura).
Además, el sistema de pintura de la invención
puede presentar una conformabilidad y, por lo tanto, un desgaste de
herramienta claramente inferior.
La invención consigue conjugar de forma
excelente los objetivos en sí contrarios de la aptitud para la
soldadura, por un lado, y la protección contra la corrosión, por
otro lado.
En especial, la invención se refiere a un
sistema de protección contra la corrosión para metales que consta,
como mínimo, de un revestimiento un revestimiento que ha de ser
aplicado sobre un metal, comprendiendo el revestimiento o el
revestimiento una matriz orgánica, conteniendo la matriz orgánica
además pigmentos de protección contra la corrosión, estando los
pigmentos de protección contra la corrosión finamente distribuidos
en la matriz orgánica y estando los pigmentos de protección contra
la corrosión formados por una aleación metálica de, como mínimo,
dos metales así como, en su caso, impurezas inevitables.
Además, según la invención, los pigmentos de
protección contra la corrosión están formados por una aleación
metálica de, como mínimo, tres metales así como, en su caso,
impurezas inevitables.
Además, la invención se refiere a la matriz
orgánica, siendo ésta una capa de preparación para un tratamiento
de pintura y/o una imprimación de protección contra la corrosión
para un tratamiento de pintura y/o una pintura con color de un
tratamiento de pintura y/o una pintura de acabado de un tratamiento
de pintura y/o una pintura para el revestimiento de un metal y/o un
adhesivo para unir chapas de metal y/o un aceite y/o una cera y/o
una emulsión aceite/cera.
Además, la invención se refiere a un sistema de
protección contra la corrosión que comprende un revestimiento
metálico para el substrato de metal, proporcionando el revestimiento
metálico como capa de protección una protección catódica contra la
corrosión o una barrera de protección contra la corrosión.
Además, la invención se refiere a una capa de
protección catódica, siendo la capa de protección una capa de zinc
y/o una capa de zinc-aluminio y/o una capa de
zinc-cromo y/o una capa de
zinc-magnesio y/o una capa galvanizada (capa de
zinc-hierro) u otra capa de protección que actúa de
forma catódica.
Además, la invención se refiere a una capa de
protección de barrera, estando la barrera compuesta de aluminio y/o
de aleaciones de aluminio y/o estaño y/o cobre y/u otros metales que
son electroquímicamente más nobles que el substrato de metal
recubierto.
De acuerdo con la invención, la capa de
protección puede ser una capa de protección precipitada sobre el
substrato mediante electrolisis y/o mediante procedimiento de
inmersión en baño fundido y/o mediante procedimiento PVD y/o
mediante procedimiento CVD.
Además, según la invención, como mínimo uno de
los metales de la aleación del pigmento de protección contra la
corrosión puede corresponder a un metal o al metal de la capa
metálica de protección contra la corrosión.
Además, la invención se refiere, como mínimo, a
dos metales que conforman la aleación del pigmento de protección
contra la corrosión y pueden ser aleados entre sí.
Además, la invención se refiere a los elementos
que conforman el pigmento de protección contra la corrosión,
proviniendo los elementos de diferentes grupos principales del
sistema periódico de elementos químicos.
De acuerdo con la invención, los pigmentos de
protección contra la corrosión pueden contener como componentes de
aleación elementos del tercer, cuarto y quinto periodo de los
segundo, tercer y cuarto grupos principales y secundarios.
Según una forma de realización, los pigmentos de
protección contra la corrosión son una aleación de metales del
segundo grupo principal y del segundo grupo secundario.
Además, la invención se refiere a la aleación
para los pigmentos de protección contra la corrosión, conteniendo
la aleación metales del cuarto periodo del octavo grupo
secundario.
De acuerdo con la invención, esta aleación puede
contener zinc, hierro, aluminio, magnesio, cerio, lantano y/o
cromo.
\newpage
Además, la invención se refiere a otros
pigmentos metálicos, conteniendo los pigmentos, por ejemplo, cobre,
bronce al estaño, mezclas de pigmentos de zinc o grafitos.
Además, la invención se refiere a otros
pigmentos que contienen cobre, bronce al estaño, mezclas de
pigmentos de zinc o grafitos.
Además, la invención se refiere a un substrato,
siendo dicho substrato sobre el que se aplica el sistema de
protección contra la corrosión una chapa de acero.
Además, la invención se refiere a una capa de
protección dispuesta entre la capa de protección metálica y la capa
de protección que contiene los pigmentos de protección contra la
corrosión, siendo esta capa de protección una capa intermedia o de
pretratamiento que resulta de un cromado o fosfatado, en especial,
con magnesio, aluminio o fosfatos de silicio.
Además, la invención se refiere a una capa
intermedia o de pretratamiento, dispuesta entre la capa de
protección metálica y la capa de protección que contiene los
pigmentos de protección contra la corrosión, que resulta de una
cromado o fosfatado, en especial, con magnesio, aluminio o fosfatos
de silicio.
Además, la invención se refiere a metales en el
pigmento, siendo dichos metales electroquímicamente más nobles
tales como cobre, plata, platino u oro.
Además, la invención se refiere a una matriz
orgánica, siendo esta matriz orgánica substancialmente una pintura
de poliéster. Además, la invención se refiere a la matriz orgánica,
presentando dicha matriz para la adherencia de la pintura 1 hasta
5% resinas de melamina y/o resinas epoxi y/o resinas de isocianato
bloqueadas.
Además, la invención se refiere a la utilización
del sistema de protección contra la corrosión como imprimación de
protección contra la corrosión y/o pintura, siendo dicho sistema de
protección contra la corrosión aplicado sobre el substrato en
grosores de capa de pintura de 1 hasta 4\mum.
La relación pigmento-aglutinante
puede ser entre 1:1 y 1:4.
Preferentemente la relación
pigmento-aglutinante es 1:1 hasta 1:2.
Asimismo de forma preferente, la relación
pigmento-aglutinante está entre 1:1,4 y 1:1,6.
Además, la invención se refiere a la matriz
orgánica, conteniendo dicha matriz además de un componente de
pintura y/o de resina también ceras como agentes auxiliares de
conformación.
Además, según la invención, puede contener un
agente hidrófugo, estando los agentes hidrófugos contenidos en la
matriz.
Además, según la invención, puede contener
silanos como agentes hidrófugos.
Además, la invención se refiere a un pigmento de
protección contra la corrosión para su utilización en un sistema de
protección contra la corrosión, en especial, para su utilización en
una matriz orgánica para proteger un substrato de metal recubierto
o sin recubrir, estando el pigmento formado por una aleación
metálica de, como mínimo, dos metales así como, en su caso, las
impurezas inevitables.
Además, la invención se refiere al pigmento de
protección contra la corrosión, estando dicho pigmento de protección
contra la corrosión formado por una aleación metálica de, como
mínimo, tres metales así como, en su caso, las impurezas
inevitables.
Además, la invención se refiere como mínimo a
uno de los metales de la aleación del pigmento de protección contra
la corrosión, pudiendo el metal de la aleación corresponder a un
metal o al metal de la capa metálica de protección contra la
corrosión.
De acuerdo con la invención, como mínimo dos
metales que conforman la aleación del pigmento de protección contra
la corrosión pueden ser aleados entre sí.
Además, la invención se refiere a los elementos
que conforman el pigmento de protección contra la corrosión,
proviniendo los elementos de diferentes grupos principales del
sistema periódico de elementos químicos.
Además, de acuerdo con la invención, los
pigmentos pueden contener como componentes de aleación elementos
del tercer, cuarto y quinto periodos del segundo, tercer y cuarto
grupos principales y secundarios.
Además, la invención se refiere al pigmento de
protección contra la corrosión, siendo dicho pigmento de protección
contra la corrosión una aleación de metales del segundo grupo
principal del segundo grupo secundario.
Según una forma de realización, la aleación
contiene metales del cuarto periodo del octavo grupo secundario.
Como metales que conforman la aleación de la
invención se pueden utilizar zinc, hierro, aluminio, magnesio,
cerio, lantano y/o cromo.
Además, la invención se refiere a un pigmento,
siendo este pigmento substancialmente formado por aleación de zinc,
aluminio y magnesio.
Además la invención se refiere a la aleación del
pigmento de protección contra la corrosión o al mismo pigmento de
protección contra la corrosión, conteniendo el pigmento de
protección contra la corrosión, además, metales más nobles desde el
punto de vista electroquímico que los componentes esenciales de la
aleación para estimular la disolución de los componentes de la
aleación que forman la capa pasivada.
Como metales más nobles desde el punto de vista
electroquímico que los componentes esenciales de la aleación están
contenidos, según la invención, cobre, plata, platino u oro.
La invención se refiere a la utilización de
pigmentos de protección contra la corrosión en un sistema de
protección contra la corrosión para el revestimiento de metales
como protección contra la corrosión.
La invención se explicará a título de ejemplo en
relación con un dibujo. Éste muestra:
En la figura 1, un tratamiento de capas, según
la invención, que se utiliza como sistema de pintura en el sector
automovilístico;
En la figura 2, una comparación de los
mecanismos de corrosión, según el estado de la técnica y según la
invención;
En la figura 3, muestras de secciones
metalográficas electromicroscópicas conforme a la norma DIN EN ISO
9227 (500 horas), según el estado de la técnica y según la
invención;
En la figura 4, una imagen electromicroscópica
de un pigmento de protección contra la corrosión, según la
invención.
En la figura 5, una muestra metalográfica de una
sección transversal electromicroscópica de el tratamiento de capas,
según la invención, antes de un ataque corrosivo y la muestra
metalográfica de el tratamiento de capas, según la invención,
después de un ataque corrosivo.
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El tratamiento de capas, según la invención
(figura 1), comprende un substrato de metal (1), por ejemplo, una
chapa tal como, por ejemplo, una chapa de acero que ha de ser
protegida contra la corrosión.
Sobre el substrato (1) puede estar aplicada una
capa de protección metálica (2). La capa de protección metálica (2)
es, por ejemplo, una capa de protección (2) que actúa como
protección catódica o como protección de barrera.
La capa de protección (2) es, en el caso en que
se trata de una capa de protección catódica (2), por ejemplo, una
capa de zinc, una capa de zinc-aluminio, una capa de
zinc-cromo o una capa de
zinc-magnesio u otra capa de protección catódica
tal como, por ejemplo, una capa galvanizada.
La capa de protección catódica (2) puede ser
precipitada sobre el substrato (1) por inmersión en baño fundido,
por electrolisis u otros procedimientos conocidos tales como, por
ejemplo, el procedimiento PVD o CVD.
En el caso de que la capa de protección (2) sea
una capa de protección de barrera, esta capa de protección de
barrera (2) está compuesta, por ejemplo, de aluminio, aleaciones de
aluminio, estaño o metales similares.
También una capa de protección de barrera (2)
puede ser precipitada mediante inmersión en baño fundido, por
electrolisis o por procedimiento CVD o PVD.
La capa (2) también puede estar conformada como
multicapas metálicas.
En su caso, pero sin que sea obligatorio, puede
haber una capa de pretratamiento (3) para mejorar la adherencia de
la pintura. La capa de pretratamiento (3) puede ser un cromado o
fosfatado y, preferentemente, es un tratamiento previo con fosfatos
de magnesio sin cromatos.
Sobre la capa de pretratamiento (3) se aplica la
denominada capa de imprimación (4), conteniendo la imprimación (4)
los pigmentos de protección contra la corrosión, según la invención.
La imprimación (4) comprende un componente orgánico y los pigmentos
de protección contra la corrosión, según la invención, así como en
su caso cargas y agentes auxiliares.
Los componentes orgánicos son, por ejemplo,
monómeros, oligómeros y polímeros, que preferentemente son
endurecibles al menos parcialmente por vía aniónica, catiónica y/o
radicálica. Además, se encuentran eventualmente disolventes
orgánicos o agua o alcohol. En especial, los componentes orgánicos
son del tipo que conforma las pinturas típicas o imprimaciones de
protección contra la corrosión tales como se conocen por el estado
de la técnica, en especial, resinas sintéticas mono- o
multicomponentes.
Como componente orgánica o como aglutinante
orgánico se utiliza preferentemente una pintura de poliéster. Hasta
la fecha estas pinturas de poliéster no se han utilizado en el
ámbito de los sistemas de pinturas de protección contra la
corrosión en producción en serie. Además, esta pintura puede
contener 1 hasta 5% en resinas de melamina o epoxi, o isocianato
bloqueado lo cual mejora considerablemente la adherencia de la
pintura.
Mediante la elección, según la invención, se
consigue una distribución notablemente mejorada de la pintura y,
por lo tanto, un acabado notablemente mejorado. Además, el grosor de
la capa de pintura puede ser reducido debido a ello, de manera que
al utilizar el sistema, según la invención, también se mejora la
soldabilidad.
Como agentes auxiliares se encuentran, por
ejemplo, sustancias que influyen en la tixotropía, agentes
adhesivos, pigmentos de color, otros pigmentos metálicos como
agente auxiliar para soldar y otras sustancias contenidas
habitualmente en imprimaciones de protección contra la
corrosión.
De forma preferente, según la invención, se
pueden utilizar, en especial, agentes auxiliares para la
conformación tales como ceras o agentes hidrófugos. Como ceras se
utilizan, en este caso, las ceras utilizadas habitualmente como
agentes auxiliares de conformación tales como, por ejemplo, ceras de
carnauba, como agentes hidrófugos son preferentes los silanos.
Además, pueden hallarse otros pigmentos
metálicos tales como cobre, bronce al estaño, grafitos, en especial
y preferentemente mezclas de pigmentos de zinc.
Los pigmentos de protección contra la corrosión,
según la invención, están finamente distribuidos en la matriz
orgánica, tanto en su forma líquida, como también en la forma
endurecida, y están compuestos de una aleación formada de, como
mínimo, dos metales.
Cuando existe una capa de protección (2),
preferentemente como mínimo uno de los metales corresponde al metal
utilizado como revestimiento de protección (2), que recubre el
substrato de acero (1). Dependiendo de la capa de protección (2),
los pigmentos de protección contra la corrosión están compuestos,
por lo tanto, de aleaciones de zinc-magnesio y/o
zinc-aluminio y/o aluminio-magnesio
y/o zinc-cromo, siendo también factibles aleaciones
de tres de los metales mencionados. En lugar de los metales
indicados, también se pueden utilizar metales muy cercanos o afines
en lo que se refiere a la serie electroquímica y/o al sistema
periódico de elementos tales como, por ejemplo, metales del mismo
grupo principal.
En general se puede afirmar que los elementos
que conforman el pigmento de protección contra la corrosión pueden
ser de diferentes grupos principales o secundarios del sistema
periódico de elementos químicos, siendo los pigmentos de protección
contra la corrosión, por ejemplo, una aleación de metales del
segundo grupo principal y del segundo grupo secundario. En
especial, la aleación puede contener metales del cuarto periodo del
octavo grupo secundario y, como componente de aleación elementos
del tercer, cuarto y quinto periodos del segundo, tercer y cuarto
grupos principales y secundarios o estar compuesta por los
mismos.
Al utilizar pigmentos de protección contra la
corrosión que contienen zinc se ha observado sorprendentemente que
la reducción del contenido en pigmentos en la pintura a favor del
contenido en aglutinantes no deteriora las propiedades de
protección contra la corrosión, pero mejora considerablemente y de
forma sorprendente la soldabilidad. Actualmente, se desconoce a qué
se debe este mecanismo. Sin embargo, se supone que este efecto
puede deberse al reducido número de puntos de contacto con un paso
de electricidad aumentado por punto de contacto.
Los pigmentos pueden estar tratados o
recubiertos en su superficie. Por ejemplo, los pigmentos pueden
estar hidrofugados, especialmente, mediante silanizado lo cual
facilita su incorporación en una matriz orgánica.
Según otra forma de realización ventajosa, la
capa (4) contiene, además de los metales mencionados, una
determinada proporción de metales más nobles o claramente más
nobles desde el punto de vista electroquímico tales como, por
ejemplo bronce al estaño, cobre, plata, oro, platino. Se ha podido
comprobar que la presencia de metales más nobles estimula o acelera
la disolución de los pigmentos.
La capa (4), según la invención, también puede
estar conformada por varias subcapas, conteniendo las subcapas por
ejemplo pigmentos de protección contra la corrosión de diferentes
metales, de manera que, por ejemplo, una primera subcapa contiene
pigmentos de protección contra la corrosión, según la invención, por
ejemplo, formados por una aleación de
zinc-magnesio, y una segunda subcapa aplicada sobre
ésta, pigmentos de protección contra la corrosión, según la
invención, por ejemplo, formados por una aleación de
aluminio-magnesio o zinc-cromo.
Naturalmente, también son posibles varias capas, aumentándose de
esta manera la resistencia a la corrosión por las múltiples capas,
pero aumentando también los costes correspondientes.
Sobre una capa (4), conformada de esta forma,
según la invención, se aplica de acuerdo con los métodos de
barnizado tradicionales una pintura de acabado de una o múltiples
capas, en especial, una pintura con color de acabado, pudiendo
hallarse en estas pinturas de acabado, de acuerdo con la invención,
en su caso pigmentos de protección contra la corrosión, en su caso,
también de otras granulometrías y/o concentraciones.
En la figura 2, se muestran las diferentes
reacciones cuando se produce un ataque corrosivo, en el estado de
la técnica y en la invención. En el estado de la técnica, un ataque
corrosivo provoca un ataque corrosivo directo a la capa de zinc que
genera productos de corrosión del zinc.
Contrariamente a ello, los pigmentos de
protección contra la corrosión de la invención contenidos en la capa
de imprimación (4) de la invención y formados por una aleación
ZnAlMg son disueltos debido al ataque corrosivo, teniendo lugar
visiblemente una difusión hacia la superficie de la capa de
protección (2) ó (3), y formándose en la superficie de esta capa de
protección una capa pasivada (5) adicional. Esta capa pasivada (5)
aumenta la resistencia a la corrosión y protege las capas
dispuestas debajo contra el ataque corrosivo.
Hasta el momento no se ha podido esclarecer de
forma concluyente cómo se produce esta reacción y la formación de
la capa pasivada.
En la figura 3 se aprecian las diferencias en el
tratamientoy en el modo de actuar de los revestimientos
tradicionales. En la imagen metalográfica de la izquierda se
muestra el estado de la técnica, en el que una imprimación de
protección contra la corrosión convencional que contiene pigmentos
de zinc ha sido sometida a un ataque corrosivo durante 500 horas en
un ensayo de cámara de niebla salina, según la norma DIN EN ISO
9227. Se aprecia que los pigmentos de zinc están presentes más o
menos intactos, mientras que encima del substrato de zinc se han
formado productos de corrosión del zinc y ya sólo queda poco zinc
restante.
En la imagen metalográfica de la derecha se
aprecia, sin embargo, que la capa de zinc ha resistido el mismo
ataque permaneciendo invariable y la corrosión no ha avanzado de
ninguna manera hasta el acero. Además aún existen algunos pigmentos
restantes de zinc-magnesio en la imprimación.
En la figura 4, se muestra un pigmento de este
tipo en una imagen aumentada, presentando el pigmento de protección
contra la corrosión fases claras y oscuras que están formadas por
fases de zinc y fases de aleación de zinc-magnesio
y, adicionalmente, se halla una capa de óxido en el exterior.
Para mayor ilustración se muestra en la figura 5
otra vez una sección metalográfica a través de el tratamiento de
capas, según la invención, en la que antes del ataque corrosivo los
pigmentos de protección contra la corrosións están dispuestos en la
matriz orgánica (negro). Después del correspondiente ataque
corrosivo, según DIN EN ISO 9227 (500 horas) se aprecia que los
pigmentos de protección contra la corrosión aparentemente han
desaparecido. Sin embargo, encima de la capa de zinc se ha formado
otra capa delgada (clara), en concreto, la capa pasivada que ha
protegido la capa de zinc contra la corrosión, obviamente con
éxito.
De acuerdo con la invención, los pigmentos
indicados pueden también formar parte de adhesivos para unir chapas,
en especial, chapas de carrocería o chapas de electrodomésticos,
evitando así la corrosión de la unión adhesiva y el desprendimiento
del adhesivo por la corrosión en la chapa.
Además, los pigmentos de protección contra la
corrosión pueden estar presentes adicionalmente en las pinturas de
acabado. En el caso de que no se prevea un tratamiento de pintura
tal como se utiliza en chapas de carrocería, sino que sólo hay un
tratamientosencilla de pintura tal como, por ejemplo, en
electrodomésticos y aplicaciones similares, los pigmentos de
protección contra la corrosión también podrán estar presentes sólo
en la pintura.
Con la invención se consigue, por lo tanto,
poner a disposición una imprimación o tratamiento de capa con una
protección activa contra la corrosión, que reacciona a un ataque
corrosivo con la precipitación de una capa pasivada y hace de esta
manera posible proteger la capa de protección contra la corrosión
propiamente dicha. Ésta sigue estando a disposición como capa de
protección catódica contra la corrosión para ofrecer protección
catódica contra la corrosión estando dañada la capa (golpe de
piedra, fisura) o cuando el ataque corrosivo es todavía más
fuerte.
De esta manera, la invención da a conocer un
tratamiento de capas y pigmentos de protección contra la corrosión
para ello que hacen posible una vida útil mucha más larga en caso de
ataque corrosivo.
La invención presenta, además, la ventaja de
que, comparado con sistemas convencionales, la soldabilidad es
considerablemente mejorada, presentando igualmente una bonita
distribución de la pintura para aplicaciones de revestimientos
exteriores. El rendimiento de la pintura es aumentado
considerablemente, ya que se consigue una excelente protección
contra la corrosión con grosores reducidos de la capa de pintura de
1 hasta 4 \mum, comparado con los 3 hasta 5 \mum existentes
hasta el momento. Se ha podido salvar el desequilibrio entre
protección contra la corrosión, por un lado, y la aptitud para la
soldadura, por otro lado, de manera que se puede mejorar
considerablemente la corrosión de perforación (corrosión de aletas y
valonas) al tiempo que se mantiene la aptitud requerida para la
soldadura. Además, se ha mejorado considerablemente la aptitud para
la conformación y la adherencia de la pintura mediante la adición de
las resinas de melamina o resinas de epoxi o isocianatos
bloqueados.
Lo que resulta relevante para el medio ambiente
es que, contrariamente a los sistemas convencionales, que
necesitaban un pretratamiento con ingredientes en parte cancerígenos
(cromatos, nitratos de cobalto), se puede realizar un
pretratamiento sin cromato en una sola etapa. El sistema puede ser
aplicado sobre los substratos más diversos y sobre los
revestimientos más diversos de metales tal como, por ejemplo, Al,
Fe, Zn y sus aleaciones.
Ha resultado ser otra ventaja que al utilizar el
sistema o el tratamiento de protección de protección contra la
corrosión, según la invención, la temperatura de secado al horno
(PMT - "Peak Metal Temperature" ó "temperatura pico de
metal") puede ser reducida de 190º hasta 240ºC PMT a
aproximadamente 160ºC PMT, de manera que aceros de muy alta
resistencia y aceros Bake Hardening pueden ser barnizados durante la
preparación del laminado.
A continuación se indica una composición de un
pigmento adecuado (pigmento conductivo y pigmento de protección
contra la corrosión), a título de ejemplo (todos los datos en % en
M):
Zn/Mg de 90/10 hasta 99,5/0,5 preferentemente
95/5 hasta 99/1, muy preferentemente 98/2.
Zn/Al de 80/20 hasta 99,5/0,5 preferentemente
95/5 hasta 99/1, muy preferentemente 98/2.
En su caso, puede haber trazas de otros
elementos.
La siguiente tabla representa un ejemplo de
realización de la invención.
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Claims (42)
1. Sistema de protección contra la corrosión
para metales que comprende, como mínimo, un revestimiento un
revestimiento a aplicar sobre un metal, comprendiendo el
revestimiento o el revestimiento una matriz orgánica, conteniendo
la matriz orgánica además pigmentos de protección contra la
corrosión, estando los pigmentos de protección contra la corrosión
finamente distribuidos en la matriz orgánica y estando formados los
pigmentos de protección contra la corrosión por una aleación
metálica de, como mínimo, dos metales, así como, en su caso, las
impurezas inevi-
tables.
tables.
2. Sistema de protección contra la corrosión,
según la reivindicación 1, caracterizado porque los pigmentos
de protección contra la corrosión están formados por una aleación
metálica de, como mínimo, tres metales, así como, en su caso, las
impurezas inevitables.
3. Sistema de protección contra la corrosión,
según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque la matriz
orgánica es una capa de preparación para un tratamiento de pintura
y/o una imprimación de protección contra la corrosión para un
tratamiento de pintura y/o una pintura con color de un tratamiento
de pintura y/o una pintura de acabado de un tratamiento de pintura
y/o una pintura para el revestimiento de un metal y/o un adhesivo
para unir chapas de metal y/o un aceite y/o una cera y/o una
emulsión aceite-cera.
4. Sistema de protección contra la corrosión,
según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado
porque el sistema de protección contra la corrosión comprende además
un revestimiento metálica para el substrato de metal, prestando el
revestimiento metálica como capa de protección una protección
catódica contra la corrosión o una protección de barrera contra la
corrosión.
5. Sistema de protección contra la corrosión,
según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado
porque en una capa de protección catódica la capa de protección es
una capa de zinc y/o una capa de zinc-aluminio y/o
una capa de zinc-cromo y/o una capa de
zinc-magnesio y/o una capa galvanizada (capa de
zinc-hierro) u otra capa de protección que actúa
por vía catódica.
6. Sistema de protección contra la corrosión,
según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado
porque una capa de protección de barrera está compuesta de aluminio
y/o de aleaciones de aluminio y/o de estaño y/o de cobre y/u otros
metales, que son más nobles desde el punto de vista electroquímico
que el substrato de metal recubierto.
7. Sistema de protección contra la corrosión,
según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado
porque la capa de protección es una capa de protección precipitada
sobre el substrato por electrolisis y/o mediante inmersión en baño
fundido y/o por un procedimiento de PVD y/o un procedimiento de
CVD.
8. Sistema de protección contra la corrosión,
según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado
porque, como mínimo, uno de los metales de la aleación del pigmento
de protección contra la corrosión corresponde a un metal o al metal
de la capa metálica de protección contra la corrosión.
9. Sistema de protección contra la corrosión,
según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado
porque, como mínimo, dos metales que conforman la aleación del
pigmento de protección contra la corrosión pueden ser aleados entre
sí.
10. Sistema de protección contra la corrosión,
según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado
porque los elementos que conforman el pigmento de protección contra
la corrosión provienen de diferentes grupos principales del sistema
periódico de elementos químicos.
11. Sistema de protección contra la corrosión,
según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado
porque los pigmentos de protección contra la corrosión contienen
como componentes de aleación elementos del tercer, cuarto y quinto
periodos del segundo, tercer y cuarto grupos principales y
secundarios.
12. Sistema de protección contra la corrosión,
según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado
porque los pigmentos de protección contra la corrosión son una
aleación de metales del segundo grupo principal y del segundo grupo
secundario.
13. Sistema de protección contra la corrosión,
según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado
porque la aleación para los pigmentos de protección contra la
corrosión contiene metales del cuarto periodo del octavo grupo
secundario.
14. Sistema de protección contra la corrosión,
según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado
porque como metales que conforman la aleación se utilizan zinc,
hierro, aluminio, magnesio, cerio, lantano y/o cromo.
15. Sistema de protección contra la corrosión,
según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado
porque también contiene otros pigmentos metálicos.
16. Sistema de protección contra la corrosión,
según la reivindicación 15, caracterizado porque como otros
pigmentos contiene cobre, bronce al estaño, mezclas de pigmentos de
zinc o grafitos.
17. Sistema de protección contra la corrosión,
según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado
porque el substrato sobre el que se aplica el sistema de protección
contra la corrosión es una chapa de acero.
18. Sistema de protección contra la corrosión,
según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado
porque entre la capa de protección metálica y la capa de protección
que contiene los pigmentos de protección contra la corrosión está
dispuesta una capa intermedia o capa de pretratamiento resultando de
una cromado o fosfatado, en especial, con magnesio, aluminio o
fosfatos de silicio.
19. Sistema de protección contra la corrosión,
según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado
porque la aleación de los pigmentos de protección contra la
corrosión o el mismo pigmento de protección contra la corrosión
contiene además metales nobles desde el punto de vista
electroquímico para estimular la disolución de los componentes de
aleación que constituyen la capa pasivada.
20. Sistema de protección contra la corrosión,
según la reivindicación 19, caracterizado porque como metales
más nobles desde el punto de vista electroquímico contiene cobre,
plata, platino u oro.
21. Sistema de protección contra la corrosión,
según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado
porque la matriz orgánica es substancialmente una pintura de
poliéster.
22. Sistema de protección contra la corrosión,
según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado
porque la matriz orgánica presenta para la adherencia de la pintura
1 hasta 5% resinas de melamina y/o resinas epoxi y/o isocianatos
bloqueados.
23. Sistema de protección contra la corrosión,
según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado
porque cuando se utiliza como imprimación de protección contra la
corrosión y/o pintura, el sistema de protección contra la corrosión
se aplica sobre el substrato en grosores de 1 \mum hasta 4
\mum.
24. Sistema de protección contra la corrosión,
según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado
porque la relación aglutinante-pigmento es de 1:1
hasta 1:4.
25. Sistema de protección contra la corrosión,
según la reivindicación 24, caracterizado porque la relación
aglutinante-pigmento es de 1:1 hasta 1:2.
26. Sistema de protección contra la corrosión,
según la reivindicación 24, caracterizado porque la relación
aglutinante-pigmento es de 1:1,4 hasta 1:1,6.
27. Sistema de protección contra la corrosión,
según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado
porque la matriz orgánica contiene además de un componente de
pintura y/o de resina, también ceras como agentes auxiliares de
conformación.
28. Sistema de protección contra la corrosión,
según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado
porque la matriz contiene agentes hidrófugos.
29. Sistema de protección contra la corrosión,
según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado
porque como agente hidrófugo contiene silanos.
30. Pigmento de protección contra la corrosión
para su utilización en un sistema de protección contra la corrosión,
según una de las reivindicaciones anteriores, en especial, para su
utilización en una matriz orgánica para la protección de un
substrato de metal recubierto o sin recubrir, estando el pigmento
formado por una aleación metálica de, como mínimo, dos metales, así
como, en su caso, las impurezas inevitables.
31. Pigmento de protección contra la corrosión,
según la reivindicación 30, caracterizado porque el pigmento
de protección contra la corrosión está formado por una aleación
metálica de, como mínimo, tres metales, así como, en su caso, las
impurezas inevitables.
32. Pigmentos de protección contra la corrosión,
según la reivindicación 30 ó 31, caracterizado porque, como
mínimo, uno de los metales de la aleación del pigmento de protección
contra la corrosión corresponde a un metal o al metal de la capa
metálica de protección contra la corrosión.
33. Pigmento de protección contra la corrosión,
según una de las reivindicaciones 30 a 32, caracterizado
porque como mínimo dos metales que conforman la aleación del
pigmento de protección contra la corrosión pueden ser aleados entre
sí.
\newpage
34. Pigmento de protección contra la corrosión,
según una de las reivindicaciones 30 a 33, caracterizado
porque los elementos que conforman el pigmento de protección contra
la corrosión provienen de diferentes grupos principales del sistema
periódico de elementos químicos.
35. Pigmento de protección contra la corrosión,
según una de las reivindicaciones 30 a 34, caracterizado
porque el pigmento de protección contra la corrosión contiene como
componentes de aleación elementos del tercer, cuarto y quinto
periodos del segundo, tercer y cuarto grupos principales y
secundarios.
36. Pigmento de protección contra la corrosión,
según una de las reivindicaciones 30 a 35, caracterizado
porque el pigmento de protección contra la corrosión es una
aleación de metales del segundo grupo principal y del segundo grupo
secundario.
37. Pigmento de protección contra la corrosión,
según una de las reivindicaciones 30 a 36, caracterizado
porque la aleación para el pigmento de protección contra la
corrosión contiene metales del cuarto periodo del octavo grupo
secundario.
38. Pigmento de protección contra la corrosión,
según una de las reivindicaciones 30 a 37, caracterizado
porque como metales que componen la aleación se utilizan zinc,
hierro, aluminio, magnesio, cerio, lantano y/o cromo.
39. Pigmento de protección contra la corrosión,
según una de las reivindicaciones 30 a 38, caracterizado
porque el pigmento está aleado substancialmente a partir de zinc,
aluminio y magnesio.
40. Pigmento de protección contra la corrosión,
según una de las reivindicaciones 30 a 39, caracterizado
porque la aleación del pigmento de protección contra la corrosión o
el mismo pigmento de protección contra la corrosión contiene además
metales más nobles, desde el punto de vista electroquímico, que los
componentes de aleación esenciales, a efectos de estimular la
disolución de los componentes de aleación que constituyen la capa
pasivada.
41. Pigmento de protección contra la corrosión,
según una de las reivindicaciones 30 a 40, caracterizado
porque como metales más nobles, desde el punto de vista
electroquímico, que los componentes de aleación esenciales contiene
cobre, plata, platino u oro.
42. Utilización de pigmentos de protección
contra la corrosión, según una de las reivindicaciones 30 a 41, en
un sistema de protección contra la corrosión, según una de las
reivindicaciones 1 a 29 para el revestimiento de metales como
protección contra la corrosión.
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